血管周围脂肪功能改变及其在动脉粥样硬化中的作用

发布时间：2020-07-24 20:15

【摘要】：动脉粥样硬化是心血管疾病及其并发症共同的病理生理基础。由于发病过程复杂,动脉粥样硬化的确切机制尚未完全阐明。以往的研究普遍认为只有血管壁的内膜及中膜参与了动脉粥样硬化的发生发展,往往忽略了血管周围脂肪(Perivascular adipose tissue,PVAT),即贴近血管外膜的脂肪层的作用。近年来有研究发现,血管周围脂肪与心血管疾病的发生发展高度相关。目前越来越多的证据显示,动脉粥样硬化的形成存在“由外至内”的途径,即血管周围脂肪层的功能障碍或炎症逐渐蔓延至血管中膜及内膜,导致血管内稳态紊乱,进而导致动脉粥样硬化病变的形成。阐明血管周围脂肪在动脉粥样硬化发生发展中的作用及机制,有望成为心血管疾病防治的新靶点,具有重要的科学意义和临床应用前景。全身除脑血管外,其余各处血管,大到主动脉,小到真皮层微血管周围都存在脂肪细胞。长期以来,血管周围脂肪一直仅仅被看作是血管的支撑组织,是临近组织在舒缩过程中保护血管壁的保护层,对其生理及功能病理意义鲜有研究。近来,血管周围脂肪在血管功能维持及心血管疾病发生发展中的作用日益受到重视。啮齿动物的血管周围脂肪更接近于棕色脂肪,而人类血管周围脂肪则是介于在白色脂肪与棕色脂肪之间的米色脂肪。由于棕色脂肪和米色脂肪细胞内均高表达解偶联蛋白-1(Uncoupling protein1,UCP-1),因此具有高产热及高耗能的特性,使其成为防治肥胖及心血管相关疾病的重要靶点。血管周围脂肪能够分泌多种活性物质,“由外至内”影响着脉管系统的稳态,对动脉粥样硬化的发生发展产生直接或间接的影响。“血管周围脂肪-血管轴”已经成为研究心血管疾病发病机制的一个新视角,但是其具体的生理或病生机制仍有待进一步研究。因此,本研究在此基础上提出以下假说:增强血管周围脂肪功能有助于保护血管,减轻动脉粥样硬化病变;血管周围脂肪功能障碍则引起主动脉炎症,加重动脉粥样硬化病变。本课题将通过以下两个方面对上述假说进行阐述:第一部分通过血管周围脂肪特异性过表达能量代谢的关键基因mitoNEET构建主动脉周围脂肪功能增强的小鼠模型,观察血管周围脂肪组织功能增强后对小鼠主动脉动脉粥样硬化发生发展的抑制作用;第二部分通过血管周围脂肪细胞特异性敲除PPARγ基因构建主动脉周围脂肪功能障碍小鼠模型,观察血管周围功能障碍对小鼠主动脉粥样硬化形成的促进作用。第一部分血管周围脂肪功能增强对动脉粥样硬化形成的抑制作用目的:观察血管周围脂肪功能增强后对小鼠动脉粥样硬化病变发生发展的影响。方法:首先,构建Pgc1α和Pgc1β基因敲除小鼠,检测血管周围脂肪中mitoNEET mRNA的表达情况及产热能力的变化;其次,利用基因条件性敲除及重组方法,构建棕色脂肪组织特异性过表达的人mitoNEET基因的小鼠,为了排除棕色脂肪中mitoNEET对实验结果的影响,将所有实验小鼠的背部棕色脂肪以外科手术的方式进行切除,构建血管周围脂肪功能增强的小鼠模型(mitoNEET-Tg小鼠),并将mitoNEET-Tg小鼠置于寒冷的环境刺激下,研究其代谢率和血管周围脂肪依赖性的产热能力;最后,将mitoNEET-Tg小鼠与ApoE~(-/-)小鼠进行杂交,将所有实验小鼠的背部棕色脂肪以外科手术的方式进行切除,得到具有ApoE~(-/-)背景的血管周围脂肪细胞特异性过表达mitoNEET基因的小鼠模型后(ApoE~(-/-)/mitoNEET-Tg小鼠),进行冷环境刺激和高胆固醇饮食3个月,研究动脉粥样硬化病变情况。结果:Pgc1α和Pgc1β基因敲除小鼠血管周围脂肪中mitoNEET mRNA表达下调且动物对寒冷刺激敏感性增高;经冷刺激后野生型小鼠血管周围脂肪中mitoNEET mRNA表达升高;mitoNEET-Tg小鼠对冷刺激耐受性及全身代谢率增加,且血管周围脂肪中产热相关基因的表达明显升高;与ApoE~(-/-)小鼠相比,ApoE~(-/-)/mitoNEET-Tg小鼠的血管周围脂肪产热功能增强,且炎症因子表达及局部炎症细胞浸润减少,主动脉粥样硬化病变程度显著减轻。结论:血管周围脂肪中的mitoNEET过表达能够增强血管周围脂肪产热功能并使局部炎症减轻,抑制动脉粥样硬化病变形成。第二部分血管周围脂肪功能障碍对动脉粥样硬化形成的促进作用目的:观察小鼠血管周围脂肪缺失及功能障碍动脉粥样硬化病变形成的影响。方法:采用基因条件性敲除及重组方法,利用UCP-1作为启动子得到棕色脂肪特异性敲除PPARγ小鼠后,为了排除棕色脂肪中PPARγ对实验结果的影响,将所有实验小鼠的背部棕色脂肪以外科手术的方式进行切除,构建血管周围脂肪特异性敲除PPARγ小鼠模型(BA-PPARγ-KO小鼠)。检测BA-PPARγ-KO小鼠血管周围脂肪的产热能力、炎症及产热相关基因的表达;将BA-PPARγ-KO小鼠与ApoE~(-/-)小鼠杂交,将所有实验小鼠的背部棕色脂肪以外科手术的方式进行切除,得到ApoE~(-/-)背景下血管周围脂肪特异性敲除PPARγ基因的小鼠模型(ApoE/BA-PPARγKO小鼠,DKO小鼠),经高胆固醇饮食3个月后,研究动脉粥样硬化的发展过程。结果:棕色脂肪特异性敲除PPARγ敲除导致血管周围脂肪及肩胛间的棕色脂肪组织明显缺失,对血管平滑肌及白色脂肪中的表达不产生影响;BA-PPARγ-KO小鼠血管周围脂肪出现产热功能障碍且炎症因子表达及局部炎症细胞浸润增加;DKO小鼠动脉粥样硬化病变程度加重。结论:血管周围脂肪特异性PPARγ基因敲除导致血管周围脂肪缺失及产热功能障碍,动脉粥样硬化病变程度加重,其机制与血液炎症因子表达及主动脉局部炎症细胞浸润增加有关。
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R543.5
【图文】：

Pgc1α基因敲除小鼠棕色脂肪及血管周围脂肪中Pgc1αmRNA水平的表达情况

血管周围脂肪功能改变及其在动脉粥样硬化中的作用

Pgc1β基因敲除小鼠的棕色脂肪及血管周围脂肪中Pgc1βmRNA水平的表达情况

血管周围脂肪功能改变及其在动脉粥样硬化中的作用

Pgc1α或Pgc1β基因敲除对小鼠血管周围脂肪中相关基因表达的影响

【参考文献】